1、2.1 工業(yè)機器人的總體設(shè)計 機器人總體設(shè)計的主要內(nèi)容有： 確定基本參數(shù)， 選擇運動方式， 手臂配置形式， 位置檢測，驅(qū)動和控制方式等。 進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，對各部件的強度、剛度、動特性等進行必要的驗算。一、系統(tǒng)分析1根據(jù)機器人的使用場合，明確所使用機器人的目的和任務(wù)。2分析機器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境，包括機器人與已有設(shè)備的兼容性。3分析系統(tǒng)的工作要求，確定機器人的基本功能和方案。 具體來說，確定機器人的自由度數(shù)，信息的存儲容量，計算機的功能水平，機器人的動作速度，定位精度，機器人容許的運動空間的大小，環(huán)境條件（如溫度、是否存在振動），抓取工件的重量、外形尺寸的大小，生產(chǎn)批量等。舉例：雞蛋分檢包裝系統(tǒng)

2、中的機器人（1）明確機器人的目的和任務(wù)：從傳送帶拾取一個雞蛋；把蛋置于強光下照射，測定蛋是否透光（有無胚胎生長）根據(jù)蛋有無胚胎，把蛋放入廢品箱或包裝箱內(nèi)。基本工作流程分析機器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境： 分析工作車間的平面布置，相互間的位置關(guān)系等。舉例示圖2：機器人與環(huán)境的關(guān)系機器人自由度，幾個？外部軸，幾個？分析系統(tǒng)的工作要求：循環(huán)時間3.0s每次循環(huán)有三種不同的運動：移動到傳送帶并拾取一只雞蛋；移動到照射位置；把雞蛋放入紙箱或廢品區(qū)。一個循環(huán)中需要三次暫停：閉合手爪0.2s；完成照射0.05s；開啟手爪放蛋0.2s每只雞蛋重量85g；手爪重量370g位置分辨率最低為1.27mm確定機器人的自由度

3、及運動范圍：初步分析：機器人滿足上面提出的條件，應(yīng)該具備一個旋轉(zhuǎn)運動和兩個直線運動。仔細分析：還應(yīng)該有一個附加旋轉(zhuǎn)運動以對蛋進行定向排列。因為當(dāng)受臂移動和轉(zhuǎn)動時，雞蛋的取向會發(fā)生改變。確定技術(shù)參數(shù)為：伸縮運動：45.761.0cm腰部旋轉(zhuǎn)： 90腕部旋轉(zhuǎn)：360 腕部垂直移動：50.8cm初步確定機器人的結(jié)構(gòu)：機械臂使用移動自由度時會引起機械臂的慣量變化所以一般較少采用如果一定需要用移動自由度則一般選用直角坐標(biāo)的結(jié)構(gòu)或龍門架式二、技術(shù)設(shè)計1機器人基本參數(shù)的確定（1）：自由度的確定：在系統(tǒng)分析時已經(jīng)確定了。 臂力的確定： 對于專用機器人來說：是針對專門的工作對象來設(shè)計的，臂力主要根據(jù)被抓取物體的

4、重量確定，取1.53.0的安全系數(shù)。對于工業(yè)機器人來說：具有一定的通用性，臂力要根據(jù)被抓取物體的重量變化來確定。工作范圍的確定： 要根據(jù)工藝要求和操作運動的軌跡來確定運動速度的確定： 主要是根據(jù)生產(chǎn)需要的工作節(jié)拍分配每個動作的時間，進而根據(jù)機械手各部位的運動行程確定其運動速度。定位精度的確定： 機器人的定位精度是根據(jù)使用要求確定的。而要達到這樣的精度取決于機器人的定位方式、運動速度、控制方式、臂部剛度、驅(qū)動方式、緩沖方法等。夾緊工件手臂升降伸縮運動回轉(zhuǎn)運動工作節(jié)拍5分鐘每一個動作都由4個關(guān)節(jié)協(xié)同完成綜合分配每個關(guān)節(jié)的運動速度運動速度確定舉例速度分配的時候要計算加速度，保證動特性穩(wěn)定2機器人運動

5、形式的選擇（1）：根據(jù)機器人的運動參數(shù)確定其運動形式，然后才能確定其結(jié)構(gòu)。常見的運動形式有以下幾種：1 直角坐標(biāo)型：機器人的主體結(jié)構(gòu)的關(guān)節(jié)都是移動關(guān)節(jié)。特點：結(jié)構(gòu)簡單，剛度高。關(guān)節(jié)之間運動相互獨立，沒有耦合作用。占地面積大，導(dǎo)軌面防護比較困難。 2 圓柱坐標(biāo)型： 圓柱坐標(biāo)式機器人主體結(jié)構(gòu)具有三個自由度：腰轉(zhuǎn)、升降和伸縮。亦即具有一個旋轉(zhuǎn)運動和兩個直線運動。特點：通用性較強；結(jié)構(gòu)緊湊；機器人腰轉(zhuǎn)時將手臂縮回，減少了轉(zhuǎn)動慣量。受結(jié)構(gòu)限制，手臂不能抵達底部，減少了工作范圍。3 球面坐標(biāo)式（極坐標(biāo)）： 機器人主體結(jié)構(gòu)具有三個自由度，兩個旋轉(zhuǎn)運動和一個直線運動。特點：工作范圍較大；占地面積小；控制系統(tǒng)復(fù)

6、雜4 SCARA機器人： 有3個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其軸線相互平行，在平面內(nèi)進行定位和定向。另一個是移動關(guān)節(jié)。這種結(jié)構(gòu)輕便、響應(yīng)快。特點：結(jié)構(gòu)輕便，響應(yīng)快；適用于平面定位和在垂直方向進行作的場合。 5 關(guān)節(jié)式機器人： 關(guān)節(jié)式機器人的主體結(jié)構(gòu)的三個自由度腰轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)全部是轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。 3擬定檢測傳感系統(tǒng)框圖：圖例：傳感系統(tǒng)框圖：4確定控制系統(tǒng)總體方案機器人控制器： 運動控制卡(PMAC) PLC 專用控制器.三、機器人系統(tǒng)設(shè)計1機器人的驅(qū)動方式： 機器人的驅(qū)動方式有電動、液壓和氣動三種方式。一臺機器人可以只有一種驅(qū)動方式，也可以是幾種方式的聯(lián)合。液壓傳動：具有較大的功率體積比，常用于大負載的場合

7、。氣壓傳動：氣動系統(tǒng)簡單，成本低，適合于節(jié)拍快、負載小且精度要求不高的場合，常用于點位控制、抓取、彈性握持和真空吸附。電動：適合于中等負載，特別適合動作復(fù)雜、運動軌跡嚴格的工業(yè)機器人和各種微型機器人。2關(guān)節(jié)驅(qū)動方式（1）： 分為直接驅(qū)動和間接驅(qū)動兩種方式。 直接驅(qū)動：直接驅(qū)動的機器人也叫DDR（Direct drive robot），一般指驅(qū)動電機通過機械接口直接與關(guān)節(jié)連接（例如步進電機、伺服電機驅(qū)動式）。特點 驅(qū)動電機和關(guān)節(jié)之間沒有速度和轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)換。 A機械傳動精度高； B振動小，結(jié)構(gòu)剛性好； C結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高； D電機的重量會增加轉(zhuǎn)動負擔(dān)。 關(guān)節(jié)直接驅(qū)動圖例：2關(guān)節(jié)驅(qū)動方式（2）：間接

8、驅(qū)動方式：大部分機器人是間接驅(qū)動方式。由于驅(qū)動器的輸出轉(zhuǎn)矩大大小于驅(qū)動關(guān)節(jié)所要求的轉(zhuǎn)矩，所以必須使用減速器。間接驅(qū)動特點：可以獲得一個比較大的力矩；可以減輕關(guān)節(jié)的負擔(dān)；可以把電機作為一個平衡質(zhì)量；增加了傳動誤差；結(jié)構(gòu)龐大。 間接驅(qū)動方式圖例間接驅(qū)動方式圖例間接驅(qū)動方式圖例間接驅(qū)動方式圖例氣動肌肉3材料的選擇： 選擇機器人本體的材料，應(yīng)從機器人的性能要求出發(fā)，滿足機器人的設(shè)計和制造要求。如：機器人的臂和機器人整體是運動的，則要求采用輕質(zhì)材料。精密機器人，則要求材料具有較好的剛性。 還要考慮材料的可加工性等。機器人常用的材料有：碳素結(jié)構(gòu)鋼、鋁合金、硼纖維增強合金、陶瓷等。 4平衡系統(tǒng)的設(shè)計 平衡系

9、統(tǒng)的設(shè)計是機器人設(shè)計中一個不可忽視的問題。平衡系統(tǒng)具有以下作用：安全：防止機器人在切斷電源后因重力而失去穩(wěn)定。 借助平衡系統(tǒng)能降低機器人的構(gòu)形變化。借助平衡系統(tǒng)能降低因機器人運動，導(dǎo)致慣性力矩引起關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩峰值的變化。借助平衡系統(tǒng)能減小機械臂結(jié)構(gòu)柔性所引起的不良影響。平衡系統(tǒng)圖例5平衡系統(tǒng)的工作原理通常采用平行四邊形機構(gòu)構(gòu)成平衡系統(tǒng)。其原理是在系統(tǒng)中增加一個質(zhì)量，與原構(gòu)件的質(zhì)量形成一個力的平衡，該平衡系統(tǒng)不隨機器人位姿的變化而失去平衡。圖例：平行四邊形平衡系統(tǒng)：橫向力的平衡：縱向力的平衡：5模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計： 將每一自由度的軸作為一個單獨模塊，并由獨立的單片機控制，然后用戶可根據(jù)自己的需要進行

10、多軸組裝。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計具有經(jīng)濟和靈活的特點。模塊結(jié)構(gòu)機器人1模塊結(jié)構(gòu)機器人2圖例：模塊化設(shè)計 2.2 工業(yè)機器人的驅(qū)動與傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 在機器人機械系統(tǒng)中，驅(qū)動器通過聯(lián)軸器帶動傳動裝置(一般為減速器)，再通過關(guān)節(jié)軸帶動桿件運動。 機器人一般有兩種運動關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和移(直)動關(guān)節(jié)。 為了進行位置和速度控制，驅(qū)動系統(tǒng)中還包括位置和速度檢測元件。檢測元件類型很多，但都要求有合適的精度、連接方式以及有利于控制的輸出方式。對于伺服電機驅(qū)動，檢測元件常與電機直接相聯(lián)；對于液壓驅(qū)動，則常通過聯(lián)軸器或銷軸與被驅(qū)動的桿件相聯(lián)。 2.2.1 驅(qū)動傳動系統(tǒng)的構(gòu)成1碼盤；2 測速機；3 電機；4 聯(lián)軸器；5 傳動裝置；

11、6 轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)；7 桿 8 電機； 9 聯(lián)軸器；10 螺旋副；11 移動關(guān)節(jié)；12 電位器 (或光柵尺) 1電動驅(qū)動器 電動驅(qū)動器的能源簡單，速度變化范圍大，效率高，速度和位置精度都很高。但它們多與減速裝置相聯(lián)，直接驅(qū)動比較困難。 電動驅(qū)動器又可分為直流 (DC)、交流(AC)伺服電機驅(qū)動和步進電機驅(qū)動。 直流伺服電機有很多優(yōu)點，但它的電刷易磨損，且易形成火花。隨著技術(shù)的進步，近年來交流伺服電機正逐漸取代直流伺服電機而成為機器人的主要驅(qū)動器。 步進電機驅(qū)動多為開環(huán)控制，控制簡單但功率不大，多用于低精度小功率機器人系統(tǒng)。2.2.2 驅(qū)動器的類型和特點2. 液壓驅(qū)動器 液壓驅(qū)動的優(yōu)點是功率大，可省去

12、減速裝置而直接與被驅(qū)動的桿件相連，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，響應(yīng)快，伺服驅(qū)動具有較高的精度。但需要增設(shè)液壓源，易產(chǎn)生液體泄漏，不適合高、低溫場合，故液壓驅(qū)動目前多用于特大功率的機器人系統(tǒng)。 數(shù)字液壓缸參數(shù)型號外形尺寸（m）重量（t）采樣高度（m）采樣半徑（m）采樣深度（m）回轉(zhuǎn)角度（）采樣周期（s）入料粒度（mm）制樣粒度（mm）縮分比環(huán)境溫度（）用途MCYY-10 x2.5x4.0174.035.02.527080010061:21:16-4050汽車、火車、煤堆采樣智能機器人化煤炭采制樣設(shè)備整機工作狀態(tài)模擬圖隧道鑿巖機器人大型噴漿機器人3氣動驅(qū)動器 氣壓驅(qū)動的結(jié)構(gòu)簡單，清潔，動作靈敏，具有緩沖作用

13、。但與液壓驅(qū)動器相比，功率較小，剛度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高的點位控制機器人。 3其它驅(qū)動器 作為特殊的驅(qū)動裝置，有壓電晶體、形狀記憶合金、 驅(qū)動器的選擇應(yīng)以作業(yè)要求、生產(chǎn)環(huán)境為先決條件，以價格高低、技術(shù)水平為評價標(biāo)準。一般說來，目前負荷為100 kg以下的,可優(yōu)先考慮電動驅(qū)動器；只須點位控制且功率較小者，可采用氣動驅(qū)動器；負荷較大或機器人周圍已有液壓源的場合，可采用液壓驅(qū)動器。對于驅(qū)動器來說，最重要的是要求起動力矩大，調(diào)速范圍寬，慣量小，尺寸小，同時還要有性能好的、與之配套的數(shù)字控制系統(tǒng)。60 機械傳動部件對伺服系統(tǒng)的伺服特性有很大影響，特別是其傳動類型、傳動方式、傳動剛

14、性以及傳動的可靠性對機器人系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性有重大影響。因此，應(yīng)設(shè)計和選擇傳動間隙小、精度高、體積小、重量輕、運動平穩(wěn)、傳遞轉(zhuǎn)矩大的傳動部件。2.2.3 機器人的常用傳動機構(gòu) 機器人幾乎使用了目前出現(xiàn)的絕大多數(shù)傳動機構(gòu)，其中最常用的為諧波傳動、RV擺線針輪行星傳動和滾動螺旋傳動。 機器人傳動機構(gòu)的基本要求：(1) 結(jié)構(gòu)緊湊，即同比體積最小、重量最輕；(2) 傳動剛度大，即承受扭矩時角度變形要小，以提整機的 固有頻率高，降低整機的低頻振動；(3) 回差小，即由正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)時空行程要小，以得到較高的位置控制精度；(4) 壽命長、價格低。 RV減速器諧波減速器RV減速機RV減速機由一個行星

15、齒輪減速機的前級和一個擺線針輪減速機的后級組成，RV減速器具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大，以及在一定條件下具有自鎖功能的傳動機械，是最常用的減速機之一而且振動小，噪音低，能耗低RV減速器64 為確保機械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，在設(shè)計中，常提出無間隙、低摩擦、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊纫蟆檫_到上述要求 主要從以下幾方面采取措施： 1) 采用低摩擦阻力的傳動部件和導(dǎo)向支承部件； 2) 縮短傳動鏈，提高傳動與支承剛度； 3) 選用最佳傳動比，以達到提高系統(tǒng)分辨率、減少等效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量，盡可能提高加速能力； 4) 縮小反向死區(qū)誤差，如采取消除傳動間隙、減少支承變形的

16、措施； 5) 改進支承及架體的結(jié)構(gòu)設(shè)計以提高剛性、減少振動、降低噪聲。 67 1.齒輪傳動形式及其傳動比的 最佳匹配選擇 齒輪傳動比i應(yīng)滿足驅(qū)動部件與負載之間的位移及轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的匹配要求，用于伺服系統(tǒng)的齒輪減速器是一個力矩變換器，其輸入電動機為高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩，而輸出則為低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩。 1) 重量最輕原則 2) 輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則 3) 等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則68 各級傳動比的最佳分配原則 1)重量最輕原則 對于小功率傳動系統(tǒng)，使各級傳動相等，即可使傳動裝置的重量最輕。由于這個結(jié)論是在假定各主動小齒輪模數(shù)、齒數(shù)均相同的條件下導(dǎo)出的，故所有大齒輪的齒數(shù)、模數(shù)也相同，每級齒輪副的中心距離也相同。

17、上述結(jié)論對于大功率傳動系統(tǒng)是不適用的，因其傳遞扭矩大，故要考慮齒輪模數(shù)、齒輪齒寬等參數(shù)要逐級增加的情況,此時應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗、類比方法以及結(jié)構(gòu)緊湊的要求進行綜合考慮。各級傳動比一般應(yīng)以“先大后小”原則處理。692)輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則70轉(zhuǎn)角誤差的計算舉例 已知：有一三級齒輪傳動減速器，如圖所示，z1z6的轉(zhuǎn)角誤差分別是： 1=0.06弧度/sec、 2=3=0.03弧度/sec、 4=5=0.015弧度/sec、6=0.01弧度/sec。 減速比分別為：i1=i2=2、i3=3，則i=12 . 求其總轉(zhuǎn)角誤差max . 解：max=1/i+(2+3)/(i2i3)+ (4+5)/ i3+6=0.

18、06/12+0.06/6+0.03/3+0.01 =0.035(弧度/sec)713)等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則72齒輪傳動部件齒側(cè)間隙對傳動精度影響很大提高關(guān)鍵零件的裝配精度以保證整體精度74齒輪傳動間隙的調(diào)整方法偏心調(diào)整法提高關(guān)鍵零件的裝配精度以保證整體精度 軸向壓簧錯齒調(diào)整 1、2-薄片齒輪；3-寬齒輪；4-調(diào)整螺母；5-彈簧75 軸向墊片調(diào)整法提高關(guān)鍵零件的裝配精度以保證整體精度76雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法 墊片錯齒調(diào)整 軸向壓簧錯齒調(diào)整 1、2-薄片齒輪；3-寬齒輪；4-墊片 1、2-薄片齒輪；3-寬齒輪；4-調(diào)整螺母；5-彈簧提高關(guān)鍵零件的裝配精度以保證整體精度771-短柱；2-彈簧；3、4

19、-薄片齒輪1、2-齒輪；3-凸耳；4-彈簧； 5、6-螺母；7-螺釘 提高關(guān)鍵零件的裝配精度以保證整體精度雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法78 諧波齒輪傳動產(chǎn)品 1-剛性輪；2-柔性輪；3-波發(fā)生器 二、諧波傳動的主要特點(1)傳動比大，單級為50300，雙級可達2x106。(2)傳動平穩(wěn)，承載能力高，傳遞單位扭矩的體積和重量小。 在相同的工作條件下，體積可減小20一50。(3)齒面磨損小而均勻，傳動效率高。當(dāng)結(jié)構(gòu)合理，潤滑良好時，對i =100的傳動，效率可達0.85。(4)傳動精度高。在制造精度相同的情況下，諧波傳動的精度可比普通齒輪傳動高一級。若齒面經(jīng)過很好的研磨，則諧波齒輪傳動的傳動精度要比普通齒

20、輪傳動高4倍。(5)回差小。精密諧波傳動的回差一般可小于3，甚至可以實現(xiàn)無回差傳動。(6)可以通過密封壁傳遞運動。這是其他傳動機構(gòu)難實現(xiàn)的。(7)諧波傳動不能獲得中間輸出，并且杯式柔輪剛度較低。RV擺線針輪傳動RV擺線針輪傳動裝置，是由一級行星輪系再串聯(lián)一級擺線針輪減速器組合而成的。二、主要特點與諧波傳動相比，RV擺線針輪傳動除了具有相同的速比大、同軸線傳動、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高等待點外，最顯著的特點是剛性好，傳動剛度較諧波傳動要大26倍，但重量卻增加了13倍。該減速器特別適用于操作機上的第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(腰關(guān)節(jié))，這時自重是坐落在底座上的，充分發(fā)揮了高剛度作用，可以大大提高整機的固有頻率，降低振動

21、；在頻繁加、減速的運動過程中可以提高響應(yīng)速度并降低能量消耗。 滾動螺旋特點： (1)摩擦小、效率高。一般情況下，傳動的效率在90以上。 (2)動、靜摩擦系數(shù)相差極小，傳動平穩(wěn)，靈敏度高。 (3)磨損小、壽命長。 (4)可以通過預(yù)緊消除軸向間隙，提高軸向剛度。滾動螺旋傳動不能自鎖，必須有防止逆轉(zhuǎn)的制動或自鎖機構(gòu)才能安全地用于有自重下降的場合。最怕落入灰塵、鐵屑、砂粒。通常，螺母兩端必須密封，絲杠的外露部分必須用“風(fēng)箱”套或鋼帶卷套加以密封。滾動螺旋傳動86提高關(guān)鍵零件的裝配精度以保證整體精度絲杠螺母的預(yù)緊87 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊 (1)雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式如下圖所示，其中，螺母3的外

22、端有凸緣，而螺母4的外端雖無凸緣，但制有螺紋，并通過兩個圓螺母固定。調(diào)整時旋轉(zhuǎn)圓螺母2消除軸向間隙并產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，然后用鎖緊螺母1鎖緊。預(yù)緊后兩個螺母中的滾珠相向受力(如圖b所示)，從而消除軸向間隙。其特點是結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、預(yù)緊可靠，使用中調(diào)整方便，但不能精確定量地進行調(diào)整。1-鎖緊螺母；2-調(diào)整螺母；3、4-滾珠螺母提高關(guān)鍵零件的裝配精度以保證整體精度88 (2)雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式 如下圖所示絲杠4的兩端的兩個螺母分別制有圓柱齒輪的螺母3，兩者齒數(shù)相差一個齒，通過兩端的兩個內(nèi)齒輪2與上述圓柱齒輪相嚙合，并用螺釘和定位銷固定在套筒1上。調(diào)整時先取下兩端的內(nèi)齒輪2，當(dāng)兩個滾珠螺母相對于套

23、筒同一方向轉(zhuǎn)動同一個齒后固定，則一個滾珠螺母相對于另一個滾珠螺母產(chǎn)生相對角位移，使兩個滾珠螺母產(chǎn)生相對移動，從而消除間隙并產(chǎn)生一定的預(yù)緊力。其特點是可實現(xiàn)定量調(diào)整，即可進行精密微調(diào)(如0.002mm)，使用中調(diào)整較方便。1-套筒；2-內(nèi)齒輪；3-螺母；4-絲杠 提高關(guān)鍵零件的裝配精度以保證整體精度89 (3) 雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式 如下圖所示，調(diào)整墊片l的厚度，可使兩螺母2產(chǎn)生相對位移，以達到消除間隙、產(chǎn)生預(yù)緊拉力之目的。其特點是結(jié)構(gòu)簡單、剛度高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。 雙螺母墊片預(yù)緊式 1-墊片； 2-螺母提高關(guān)鍵零件的裝配精度以保證整體精度90 （4）彈簧式自動調(diào)整預(yù)緊式 如下圖所

24、示，雙螺母中一個活動另一個固定，用彈簧使其間始終具有產(chǎn)生軸向位移的推動力，從而獲得預(yù)緊力。其特點是能消除使用過程中因磨損或彈性變形產(chǎn)生的間隙，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軸向剛度低，適用于輕載場合。 彈簧自動調(diào)整預(yù)緊式 提高關(guān)鍵零件的裝配精度以保證整體精度91 （5）單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式 下圖為單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊方式。它是在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠鏈之間，使內(nèi)螺紋滾道在軸向制作一個Ph 的導(dǎo)程突變量，從而使二列滾珠產(chǎn)生軸向錯位而實現(xiàn)預(yù)緊，預(yù)緊力的大小取決于Ph 和單列滾珠的徑向間隙。其特點是結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但使用中不能調(diào)整，且制造困難。提高關(guān)鍵零件的裝配精度以保證整體精度92 典型支承方式93 1) 單

25、推-單推式 如下圖所示，推力軸承分別裝在滾珠絲杠的兩端并施加預(yù)緊力。其特點是軸向剛度較高，預(yù)拉伸安裝時，預(yù)緊力較大，但軸承壽命比雙推-雙推式低。單推-單推式94 2) 雙推-雙推式 如下圖所示，兩端分別安裝推力軸承與深溝球軸承的組合，并施加預(yù)緊力，其軸向剛度最高。該方式適合于高剛度、高轉(zhuǎn)速、高精度的精密絲杠傳動系統(tǒng)。但隨溫度的升高會使絲杠的預(yù)緊力增大，易造成兩端支承的預(yù)緊力不對稱。雙推-雙推式95 3) 雙推-簡支式 如下圖所示，一端安裝止推軸承和圓柱滾子軸承的組合，另一端僅安裝深溝球軸承，其軸向剛度較低，使用時應(yīng)注意減少絲杠熱變形的影響。雙推端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較高，適用于中速

26、、傳動精度較高的長絲杠傳動系統(tǒng)。 雙推-簡支式96 4) 雙推-自由式 如下圖所示，一端安裝推力軸承與圓柱滾子軸承的組合，另一端懸空呈自由狀態(tài)，故軸向剛度和承載能力低，多用于輕載、低速的垂直安裝的絲杠傳動系統(tǒng)。雙推-自由式97軸承的組合安裝支承示例1) 簡易單推-單推式支承98 2) 雙推-簡支支承方式 99 制動裝置因滾珠絲杠傳動效率高，無自鎖作用，故在垂直安裝狀態(tài)，必須設(shè)置防止因驅(qū)動力中斷而發(fā)生逆?zhèn)鲃拥淖枣i、制動或重力平衡裝置。常用的制動裝置有體積小、重量輕、易于安裝的超越離合器。選購滾珠絲杠副時可同時選購相應(yīng)的超越離合器(如下圖所示)。 超越離合器 1-外圈 ； 2-星輪 ； 3-滾柱：

27、4-活銷 ； 5-彈簧100 當(dāng)主軸7作上、下進給運動時，電磁線圈2通電并吸引鐵心1，從而打開摩擦離合器4，此時電動機5通過減速齒輪、滾珠絲杠副6托動運動部件（主軸頭）7作垂直上下運動。當(dāng)電動機斷電時，電磁線圈2也同時斷電，在彈簧3的作用下摩擦離合器4壓緊制動輪，使?jié)L珠絲杠不能自由轉(zhuǎn)動，從而防止運動部件因自重而下降。單推-單推式支承的簡易制動裝置1-鐵心； 2-電磁線圈； 3-彈簧； 4-摩擦離合器； 5-電動機； 6-滾珠絲杠副；7-主軸頭101 滾珠絲杠副可用防塵密封圈或防護套密封來防止灰塵及雜質(zhì)進入滾珠絲杠副，使用潤滑劑來提高其耐磨性及傳動效率，從而維持其傳動精度，延長其使用壽命。密封圈

28、有接觸式和非接觸式兩種，將其裝在滾珠螺母的兩端即可。非接觸式密封圈通常由聚氯乙烯等塑料制成，其內(nèi)孔螺紋表面與絲杠螺紋之間略有間隙，故又稱迷宮式密封圈。接觸式密封圈用具有彈性的耐油橡膠或尼龍等材料制成，因此有接觸壓力并產(chǎn)生一定的摩擦力矩，但其防塵效果好。常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂兩類。潤滑脂一般在裝配時放進滾珠螺母滾道內(nèi)定期潤滑，而使用潤滑油時應(yīng)注意經(jīng)常通過注油孔注油。 滾珠絲杠副的密封與潤滑102 防護套的形式 有折疊式密封套、伸縮套管和伸縮擋板。 下圖為防護套示例。 1-螺旋彈簧鋼帶式伸縮套管； 2-波紋管密封套103 除滾珠絲杠副、齒輪副等傳動部件之外，還有可能使用同步帶、鋼帶、鏈條、鋼

29、絲繩及尼龍繩等撓性傳動部件。五、 撓性傳動部件104 打印機中同步帶傳動系統(tǒng)打印機中同步帶傳動系統(tǒng) 1-驅(qū)動輪 ；2-驅(qū)動軸 ；3-從動輪； 4-伺服電動機 ；5-電動機齒輪 ；6-字車 ；7-色帶驅(qū)動手柄 ； 8-銷；9-聯(lián)接環(huán) ；10-字車驅(qū)動同步帶；11-支架 ；12-帶張力調(diào)節(jié)螺桿；13-色帶驅(qū)動帶； 14-壓帶輪 ；15-色帶驅(qū)動輪 ；16-色帶驅(qū)動軸 ；17-導(dǎo)桿105 梯形齒同步帶結(jié)構(gòu)1-包布層 ； 2-帶齒 ； 3-帶背；4-加強筋 梯形齒同步帶及帶輪結(jié)構(gòu)106 同步帶實物照片107鋼帶和繩輪傳動鋼帶傳動定位機構(gòu)1-導(dǎo)桿； 2-軸承； 3-小車； 4-導(dǎo)軌；5-磁頭； 6-鋼帶

30、； 7-步進電動機 繩輪傳動在打印機字車送進機構(gòu)中的應(yīng)用1-字車；2-繩輪(電動機輸出軸上)；3-伺服電動機； 4-鋼絲繩108六、間歇傳動部件間歇傳動部件有：棘輪傳動、槽輪傳動、蝸形凸輪傳動等部件 1-棘爪；2-棘輪；3-止動爪；4-搖桿；5-扭簧棘輪傳動工作原理109 齒式棘輪機構(gòu)的形式 1-棘輪；2-棘爪110槽輪傳動機構(gòu)傳動機構(gòu)工作原理圖1-撥銷盤； 2.鎖緊??； 3-槽輪； 4-定位??； 5-撥銷111蝸形凸輪傳動機構(gòu)l-轉(zhuǎn)盤 ； 2-滾子； 3-蝸形凸輪112 能夠得到在實際中所能遇到的任意的轉(zhuǎn)位時間與靜止時間之比，其工作時間系數(shù)比槽輪機構(gòu)的要??；能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)盤所要求的各種運動規(guī)律；

31、與槽輪機構(gòu)比較，能夠用于工位數(shù)較多的設(shè)備上，而不需加入其他的傳動機構(gòu)；在一般情況下，凸輪棱邊的定位精度已能滿足要求，而不需其他定位裝置；有足夠高的剛度；裝配方便；不足之處是它的加工工作量特別大，因而成本較高。 蝸形凸輪機構(gòu)具有如下的特點關(guān)節(jié)是操作機各桿件間的結(jié)合部分，有轉(zhuǎn)動和移動兩種類型。工業(yè)機器人前三關(guān)節(jié)通常稱作腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)，它們構(gòu)成了操作機的位置機構(gòu)。后面關(guān)節(jié)構(gòu)成了操作機的姿態(tài)機構(gòu)，稱作腕部。下面分別討論這些關(guān)節(jié)的構(gòu)造和傳動配置。一、腰關(guān)節(jié)腰關(guān)節(jié)既承受很大的軸向力、徑向力，又承受傾翻力矩，且具有較高的運動精度和剛度。多采用高剛性的RV減速器減速，也可采用諧波傳動、擺線針輪或蝸桿減

32、速器。 2.3 工業(yè)機器人關(guān)節(jié)的構(gòu)造及其傳動配置腰關(guān)節(jié)電機上置)1 電機；2 RV減速器，3 支架，6 交叉滾子軸承；5 電纜腰關(guān)節(jié) (電機下置)1諧波減速器；2 電機；3 四點接觸球軸承腰關(guān)節(jié)1 電機 ；2 齒輪；3 立柱；4 結(jié)合螺栓2134由上面的圖例可以看出，腰關(guān)節(jié)的構(gòu)造主要是兩種類型：使用交叉滾子或四點接觸式軸承的同軸式平行軸式。前者結(jié)構(gòu)緊湊，腰關(guān)節(jié)高度尺寸小(使用特制抽承的緣故)，但后面關(guān)節(jié)的各種電纜走線比較困難，大多是在固定的中間柱體外面留有較大的環(huán)形空間，使電纜以盤旋的形式松松地套在中間柱體上，當(dāng)腰支架等機體轉(zhuǎn)動時，電纜猶如盤旋彈簧般收緊或放松。對于平行軸式腰關(guān)節(jié)，電纜則可方便

33、地通過中空軸，聯(lián)接于支座的固定接線板上。二、肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié) 對于開式連桿結(jié)構(gòu)，肩關(guān)節(jié)位于腰部的支座上，多采用高剛性的RV減速器減速，也可采用諧波傳動或擺線針輪。 肘關(guān)節(jié)位于大臂與小臂的聯(lián)接處。其結(jié)構(gòu)形式有偏置式或同軸式配置，多采用諧波傳動、擺線針輪、齒輪傳動等。1 大臂；2 關(guān)節(jié)1電機；3 小臂定位板；4 小臂；5 氣動閥； 6 立柱；7 直齒輪； 8 中間齒輪；9 機座； 10 主齒輪；11 管形連接軸；12 手腕同軸減速傳動結(jié)構(gòu)2) 雙推-雙推式 如下圖所示，兩端分別安裝推力軸承與深溝球軸承的組合，并施加預(yù)緊力，其軸向剛度最高。2) 雙推-簡支支承方式齒輪傳動比i應(yīng)滿足驅(qū)動部件與負載之間的位移及轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的匹配要求，用于伺服系統(tǒng)的齒輪減速器是一個力矩變換器，其輸入電動機為高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩，而輸出則為低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩。2) 雙推-簡支支承方式滾珠絲杠副的密封與潤滑驅(qū)動電機和關(guān)節(jié)之間沒有速度和轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)換。每只雞蛋重量85g；根據(jù)機器人的運動參數(shù)確定其運動形式，然后才能確定其結(jié)構(gòu)。一般說來，目前負荷為100 kg以下的,可優(yōu)先考慮電動驅(qū)動器；下圖為防護套示例。4) 縮小反向死區(qū)誤差，如采取消除傳動間隙、減少支承變形的措施；提高關(guān)鍵零件的裝配精度以保證整體精度1機器人基本參數(shù)的確定（1）：12-帶張力調(diào)節(jié)螺桿；（5）單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式 下圖為單